7. Поняття ядра ос.

Ядро (Kernel) - исполнительная часть, которая основывается на службах нижнего уровня, предоставляемых ядром (его можно назвать и микро­ядром) Windows 98/2000/XP/NT/2000/2003 Server. В функции ядра входит: пла­нирование процессов, обработка прерываний и исключительных ситуаций, синхронизация процессоров для многопроцессорных систем, восстановление системы после сбоев. Ядро работает в привилегированном режиме и никогда не удаляется из памяти. Обратиться к ядру можно только посредством прерыва­ния. Ядро расположено над уровнем аппаратных абстракций (Hardware Abstraction Level HAL), который концентрирует в одном месте большую часть машинно-зависимых процедур. HAL располагается между executive и аппарат­ным обеспечением и скрывает от системы такие детали, как контроллеры пре­рываний, интерфейсы ввода/вывода и механизмы взаимодействия между про­цессорами. Такое решение позволяет легко переносить Windows с одной плат­формы на другую путем замены только слоя HAL.

Режим ядра (кольцо 0) - это наиболее привилегированный режим. Работая в нем, код имеет прямой доступ ко всей аппаратуре и всему адресному пространству. Программное обеспечение, выполняющееся в режиме ядра:

- имеет прямой доступ к аппаратному обеспечению;

- имеет доступ ко всей памяти компьютера;

- не может быть вытеснено в страничный файл на жестком диске;

- выполняется с большим приоритетом, чем процессы режима пользователя.

В частности, в кольце 0 выполняется код ядра операционных систем Windows. Поскольку компоненты режима ядра защищены архитектурно, процессор предотвращает их изменение другой программой. Хотя кольцо 0 предоставляет максимальную защиту, не следует запускать в кольце 0 что попало - ведь компоненты этого режима имеют доступ ко всей системе. Если программный компонент в режиме ядра потерпит крах, это может разрушить всю систему. Многие старые 16-разрядные драйверы и приложения Windows 95/98 используют прямой доступ к аппаратуре. В Windows NT/2000/XP/(2000/2003 Server) не предоставляет таким приложениям требуемый уровень доступа, поэтому зачастую они не могут работать под управлением указаных сисстем. Ядро состоит из следующих компонентов:

- исполнительная система (Executive) - управление памятью, процессами и потоками и др.;

- ядро (Kernel) - планирование потоков, диспетчеризация прерываний и исключений и др. (реализовано в \%SystemRoot%\System32\Ntoskrnl.exe);

- драйверы устройств (Device Drivers) - драйверы аппаратных устройств, сетевые драйверы, драйверы файловых систем;

- уровень абстрагирования от оборудования (Hardware Abstraction Layer, HAL) - изолирует три вышеперечисленных компонента от различий между аппаратными архитектурами (реализован в \%SystemRoot%\System32\Hal.dll);

- подсистема поддержки окон и графики (Windowing And Graphics System) - функции графического пользовательского интерфейса (Graphic User Interface, GUI) (реализована в \%SystemRoot%\System32\Win32k.sys).

8. Етапи розвитку ос

Первые персональные компьютеры 70-х годов были восьмиразрядные. В отличие от профессиональных компьютеров, которые работали с ОС UNIX, а также больших ЭВМ, первые ПК использовали операционную системуСР/М-80(Control Program for Microcomputers) фирмы Digital Research.

Базовым моментом для нынешней популярности IBM PC было решение корпорации IBM о производстве 16-разрядного персонального компьютера. Это решение предложил Билл Гейтс, президент фирмы Microsoft. Фирма Microsoft приобрела права на 16-разрядную систему 86-DOS, совместимую со средой СР/М-80. Значительно переработанная версия 86-DOS получила названиеMS-DOS 1.0. В 1981 году компьютеры IBM PC поставлялись с этой ОС - под названиемPC-DOS 1.0.DOS - Disk Operating System - дисковая операционная система.

MS-DOS использовала более совершенные методы управления дисковыми данными и имела довольно широкий выбор команд для сервисных программ. Появилась возможность выполнения заданной последовательности команд при загрузке системы (пакетный файл AUTOEXEC.BAT). PC-DOS 1.0 и MS-DOS 1.0 могли функционировать с 64 Кбайт памяти, занимая всего 8 Кбайт.

В 1982 году была выпущена версия MS-DOS 1.25, ее использовали многие фирмы, выпускающие IBM PC-совместимые компьютеры. В версии MS-DOS 2.0, выпущенной для IBM PC XT, поддерживалась дискета на 360-Кбайт, появилась возможность рассортировать файлы по каталогам, использовались программы-драйверы устройств, файл тонкой настройки среды Config.sys.

Август 1984 года - MS-DOS 3.0, ноябрь 1984 - MS-DOS 3.1, декабрь 1984 - MS-DOS 3.2, апрель 1984 - MS-DOS 3.3. ОС получила огромное распространение, особенно последняя версия. Основным требованием к MS-DOS была совместимость с программами, выпущенными ранее. Но MS-DOS достигала своих пределов, она уже не в полной мере использовала возможности процессора 80286.

Тем временем IBM и Microsoft работали над OS/2 - новой ОС для ПК на микропроцессорах 80286 и 80386. В отличие от MS-DOS, которая позволяла одновременно работать только с одной программой, OS/2 обеспечивала работу в многозадачном режиме, то есть с несколькими программами одновременно. Но OS/2 не вытеснила на рынке MS-DOS, поэтому в 1988 году были выпущены MS-DOS 4.0 и 4.1. Но наибольшей популярностью продолжала пользоваться MS-DOS 3.3.

Недостатком MS-DOS был чрезвычайно примитивный пользовательский интерфейс, команды нужно было набирать в командной строке. На рынке уже появился компьютер Macintosh фирмы Apple, с дружественнымграфическим пользовательским интерфейсом(Graphics User Interface, GUI), выглядевший лучше командной строки MS-DOS.

В 1985 году Microsoft выпустила первую версию графической среды Windows(для MS-DOS). Версии OS/2 1.1, 1.2, 1.3 содержали графическую многооконную среду Presentation Manager. Версии Windows 2.x работали уже полностью в графическом режиме, предлагая пользователюоконный интерфейс, где каждой программе отводится экранное окно. В 1990 году появилась Windows 3.0, работающая в многозадачном режиме. MS-DOS 5.0 разрабатывалась специально для работы с Windows 3.0.

С 1992 года поступила в продажу Windows 3.1, уже именуемая операционной системой, но на самом деле она еще не могла функционировать без MS-DOS. Одновременно появилась OS/2 2.0, которая стала первой 32-разрядной ОС для микропроцессоров 80386 и выше. Но несмотря на все достоинства, она так и осталась в тени MS Windows.

Апрель 1993 - MS-DOS 6.0. Октябрь 1993 - MS-DOS 6.2, затем 6.21, 6.22. Microsoft выпустила Windows 3.11, Windows 3.11 for Workgroups (для рабочих групп) - для работы с локальными сетями.

Самостоятельной ОС Microsoft является Windows NT, предназначенная для работы в локальных сетях и на мощных настольных компьютерах. Windows NT -32-разрядная многозадачная ОС, с мощными средствами поддержки графики и иным подходом к реализации многозадачного режима. (3.1, 3.5 для серверов и рабочих станций).

4 августа 1995 года в продажу поступила новая операционная система Windows 95. Еще до выхода было продано около 400 тыс. экземпляров beta-версий этой системы. Вся компьютерная общественность буквально помешалась на этой системе - выход Windows 95 стал главнейшим событием 1995 года. Причина же, по которой Windows 95 оказалась в центре всеобщего внимания, проста: это самое важное обновление системы Windows со времени появления в 1990г. Windows 3.0.

Пользователи теперь получили теперь преимущества объектно-ориентированного интерфейса, Windows 95 внесла значительные улучшения в архитектуру Windows, в том числе истинно 32-разрядный интерфейс прикладного программирования. На более быстродействующих системах с большей памятью она остается весьма конкурентоспособной в одно- и многозадачном режимах работы.

Осенью 1996 года на прилавках магазинов появилась Windows NT 4.0. Ее новый интерфейс полностью совпадает с применяемым в Windows 95.